Terzo capitolo dal manuale “Small-scale aquaponic food production – Integrated fish and plant farming” edito edito dalla FAO …

Questo capitolo affronta i concetti di base della gestione dell’acqua in un sistema acquaponico. Il capitolo inizia con la definizione del quadro generale e formula alcune osservazioni sull’importanza della buona qualità delle acque per il successo della produzione alimentare in acquaponica. Successivamente, verranno discussi in dettaglio i principali parametri di qualità dell’acqua. Verrà quindi affrontata la gestione e la modifica di alcuni dei parametri essenziali, soprattutto per quanto riguarda l’approvvigionamento e il  reintegro dell’acqua nel sistema.
L’acqua è la linfa vitale di un sistema acquaponico, è il mezzo attraverso il quale tutti i macronutrienti essenziali e micronutrienti sono trasportati alle piante ed il mezzo attraverso il quale i pesci ricevono ossigeno. I Cinque parametri chiave della qualità delle acque che verranno trattati sono: l’ossigeno disciolto (DO), il pH, la temperatura, l’azoto totale e la durezza dell’acqua. Ciascun parametro ha un impatto su i tutti e tre gli organismi del sistema (pesci, piante e batteri) e comprendere gli effetti di ogni parametro è fondamentale. Sebbene alcuni aspetti della conoscenza sulla qualità delle acque e sulla chimica dell’acqua, necessari per l’acquaponica, possano sembrare complicato, la gestione effettiva è relativamente semplice con l’aiuto di kit per il test semplici

.figura 3.1

L’acqua-test essenziale per mantenere una buona qualità dell’acqua nel sistema.

 3.1 Lavorare entro il “range” di tolleranza per ogni organismo
Come discusso nel capitolo 2è l’acquaponica è soprattutto una questione di di bilanciamento in un ecosistema di tre gruppi di organismipesci, piante e batteri. Ogni organismo in un sistema acquaponico ha un range di tolleranza specifico per ciascun parametro della qualità dell’acqua (Tabella 3.1). 

tab 3.1

Gli intervalli di tolleranza sono relativamente simili per tutti e tre gli organismima vi è necessità di raggiungere un compromesso e di conseguenza alcuni organismi non possano funzionare al loro livello ottimale. La tabella 3.2 illustra il compromesso ideale in un sistema acquaponico elemento chiave per i parametri di qualità dell’acqua. I due parametri più importanti per l’equilibrio sono il pH e temperatura. Si raccomanda che il pH sia mantenuto ad un livello di compromesso tra il 6 e 7

tab 3.2

Per quanto riguarda la temperatura l‘intervallo di generale è  tra 18-30 ° C e dovrebbe essere regolato in base alle specie ittiche allevate o vegetali coltivati, i  batteri prosperano in tutto il range indicato. Quello che è importante è scegliere adeguati abbinamenti tra pesci e vegetali che corrispondono in modo che si adattino bene reciprocamente alle condizioni ambientali. Il capitolo 7 e l’appendice 1 affrontano la crescita ottimale in relazione alle  temperature dei pesci e delle piante più comuni.
L’obiettivo generale è dunque quello di mantenere un ecosistema sano con parametri di qualità dell’acqua che soddisfano i requisiti per l’allevamento del pesce, la 
coltivazione verdure e la proliferazione dei batteri, tutti e tre contemporaneamente.
Ci sono occasioni in cui la qualità dell’acqua avrà bisogno di essere manipolata in modo attivo per continuare asoddisfare questi criteri e mantenere un sistemache  funzioni correttamente.

3.2 I 5 principali parametri della qualità dell’acqua

3.2.1 L’ossigeno

L’ossigeno è essenziale per tutti e tre gli organismi coinvolti in un sistema acquaponico, piante, pesci e batteri nitrificanti tutti bisogno di ossigeno per vivere. Il livello DO descrive la quantità di ossigeno molecolare all’interno dell’acqua ed è misurato in milligrammi per litro. È il parametro di qualità dell’acqua che ha l’effetto più immediato e drastico sul acquaponica. In effetti, i pesci possono morire entro poche ore se esposti a basso DO all’interno delle vasche di allevamento. Pertanto assicurare livelli di DO adeguati è fondamentale per il sistema. Anche se il monitoraggio dei livelli DO è molto importante, può essere difficile, la misurazione DO accurata può essere fatta con dispositivi molto costosi o difficile da trovare. Per i sistemi di piccole dimensioni è spesso sufficiente fare affidamento sul frequente monitoraggio del comportamento dei pesci e la crescita delle piante ed avere la garanzia che le pompe per l’acqua e aria siano costantemente in circolazione per favorire l’areazione. L’ossigeno si scioglie direttamente nella superficie acqua dall’atmosfera. Questa condizione si verifica normalmente in natura ma non in sistemi di produzione intensivi con densità di pesce più elevate, in queste condizioni la quantità di DO disponibile è insufficiente a soddisfare le richieste di pesci, piante e batteri. Così, l’ossigeno disciolto deve essere integrato attraverso strategie di gestione. Sono due le strategie messe in campo nelle acquaponiche di piccole dimensioni: utilizzare acqua delle pompe per creare il flusso dinamico, e utilizzare aeratori che producono bolle d’aria nell’acqua. Il movimento dell’acqua e l’aerazione sono aspetti critici di ogni sistema acquaponico e la loro importanza non sarà mai abbastanza sottlineata. Questi argomenti, assieme a quelli della progettazione e dei sistemi di sicurezza, saranno discussi nel Capitolo 4. Il livello ottimale di DO affinché possa prosperare ogni organismo è di 5-8 mg / litro (Figura 3.3). 

figura 3.3

Alcune specie di pesci tra cui la carpa e tilapiapossono tollerare livelli di DO più bassi di 2-3 mg / litro, ma è molto più sicuro disporre di livelli più elevati nei sistemi acquaponicigiacché tutti e tre gli organismi utilizzano l’ossigeno disciolto in l’acqua.
Per quanto riguarda la temperatura dell’acqua nella produzione acquaponica è bene evidenziare che quando la temperatura dell’acqua aumentala solubilità di ossigeno diminuisceIn altre parolela capacità dell’acqua di trattenere tenere l’ossigeno disciolto diminuisce all’aumentare della temperatura, l’acqua calda tiene meno ossigeno di quanto non trattenga acqua fredda (Figura 3.4). 

figura 3.4
Per tale motivo si raccomanda che l’aerazione sia assistita da pompe d’aria nei luoghi caldi durante i periodi più caldi dell’annosoprattutto se si alleva pesce delicato.

3.2.2 Il pH
A
vere delle conoscenze generale sul pH è utile per poter gestire un sistema acquaponicoIl pH di una soluzione è la misura di quanto sia acida o basica su una scala da 1 a 14..
Il pH 7 è neutro,  sotto il 7 è acido, sopra 7 è basico. Il termine pH è definito come la quantità di ioni idrogeno (H +) in una soluzione, più sono numerosi gli  ioni idrogeno, più il pH è acido. La rappresentazione visuale della scala del pH è esposta nella figura 3.5.

figura 3.5
• La scala del pH è in negativo: un pH di 7 ha meno ioni idrogeno che un pH di 6.
• La scala del pH è logaritmica; un pH di 7 ha 10 volte meno ioni idrogeno rispetto a un pH
di 6, 100 volte meno di un pH di 5, e 1 000 volte meno di un pH di 4. Ad esempio, se il pH di una sistema acquaponico presenta una valore di 7 e, successivamente, il valore registrato
è 8, l’acqua ha ora dieci volte meno ioni H + associato perché la scala è in  negativo e logaritmica. E ‘importante essere consapevoli di la natura logaritmica della scala pH perché non è necessariamente intuitivo. Secondo il precedente esempio, se una successiva lettura mostra il pH come 9, il problema sarebbe 
100 volte peggiore e, pertanto, la situazione ipercritica, invece di essere solo due volte peggio!

Importanza del pH
Il pH dell’acqua ha un forte impatto su tutti gli aspetti della coltura acquaponica, specialmente le piante e i batteri. Per le piante, il pH controlla l’accesso a micro e macronutrienti. Ad un pH di 6,0-6,5, tutti i nutrienti sono prontamente disponibili, ma al di fuori di questo intervallo diventa difficile per le piante accedere a tutti i 
nutrientiIn effetti, un
pH di 7.5 può portare a carenze nutrizionali di ferro, fosforo e manganese. Questo fenomeno, noto come 
blocco dei nutrienti, è discusso nel Capitolo 6.
I b
atteri nitrificanti entrano in difficoltà sotto un pH di 6, la capacità dei batteri per convertire l’ammoniaca in nitrato si riduce dunque con l’acidità, cioè in condizioni di pH 
bassoQuesto può portare a una ridotta biofiltrazione e, di conseguenza, i batteri diminuiscono la conversione dell’ammoniaca in nitrato e i livelli di ammoniaca possono iniziare ad aumentare, portando ad un sistema non bilanciato e stressante per gli altri organismi.
I pesci hanno una tolleranza a specifici intervalli di pH, come pure, ma la maggior parte dei pesci utilizzati in acquaponica, in generale tuttavia hanno una gamma di tolleranza al pH tra 6,0-8,5. Ancora, il pH influenza la tossicità di ammoniaca, con un pH più alto l’ammoniaca è maggiormente tossica. Questo aspetto è 
discusso in maniera più più completa nella sezione 3.4. In conclusione, l’acqua ideale in  acquaponica è leggermente acida, con unintervallo ottimale di pH di 6-7. Questo range manterrà i batteri funzionanti ad elevata capacità, consentendo alle piante pieno accesso a tutte i macronutrienti e i micronutrienti essenziali. Valori di pH attorno a 5.5 e 7.5 richiedono l’attenzione nella gestione e la manipolazione attraverso strumenti lenti e calibrati, riportati nella Sezione 3.5 e nel capitolo 6. Invece il pH inferiore a 5 o superiore a 8 può rapidamente diventare un problema critico per l’intero ecosistema e quindi è necessario un intervento immediato.  Ci sono molti processi biologici e chimici che avvengono in un sistema acquaponico che influenzano il pH dell’acqua, alcuni più significativi rispetto ad altri, tra i quali: il processo di nitrificazione, la densità del pesce e il fitoplancton.

Il processo di nitrificazione
Il processo di nitrificazione ad opera dei batteri 
abbassa naturalmente il pH di un sistema acquaponico. Infatti durante tale processo vengono prodotte deboli concentrazioni di acido nitrico che liberano ioni idrogeno durante la conversione dell’ammoniaca in nitrati. con il tempo, il sistema acquaponico diventerà via via più acido in relazione all’effetto di questa attività batterica.


Densità del pesce
Durante la a respirazione,  il 
pesce rilascia del biossido di carbonio (CO2) in acqua. Questa anidride carbonica abbassa il pH perché si converte naturalmente in acido carbonico (H2CO3) a contatto con l’acqua. Più alto è il coefficiente di densità pesci nell’impianto, più anidride carbonica sarà rilasciata, abbassando quindi il livello di pH complessivo. Questo effetto aumenta quando i pesci sono più attivi, come ad esempio a temperature più elevate.

Fitoplancton
La respirazione dai pesci abbassa il pH rilasciando anidride carbonica in acqua,  viceversa la fotosintesi di plancton, alghe e piante acquatiche rimuove l’anidride carbonica nell’acqua e aumenta il pH. L’effetto delle alghe sul pH segue un andamento quotidiano, nel quale il pH aumenta durante il giorno, giacché le piante acquatiche con la fotosintesi  rimuovono la CO2 e l’
acido carbonico e scende notte perchè le piante respirano e rilasciano acido carbonico. Pertanto, il pH è al minimo all’alba e un massimo al tramonto. In in un sistema di ricircolo acquaponico standard, i livelli di fitoplancton sono generalmente bassi e, quindi, ciclo del pH giornaliero è scarsamente influenzato. Tuttavia, alcune tecniche di acquacoltura, come quella in stagno e alcune tecniche di allevamento del pesce, volutamente usano fitoplancton, quindi il momento in cui si effettua il monitoraggio dovrebbe essere scelto con accuratezza.

3.2.3 La temperatura
La temperatura dell’acqua influisce su tutti gli aspetti dei sistemi acquaponici. Nel complesso, una 
temperatura generale tra 18-30 ° è un buon compromesso . La temperatura ha un effetto sull’ossigeno disciolto, nonché sulla tossicità (ionizzazione) dell’ammoniaca: alte temperature portano ad un minore ossigeno disciolto e a livelli più tossici di ammoniacaInoltre, le alte temperature possono limitare l’assorbimento del calcio nelle piante. La combinazione di pesci e piante dovrebbe essere scelta in base all’ambiente in cui sono posizionati i vari sistemi, cambiare la temperatura dell’acqua può essere molto costoso giacché richiede un’elevata intensità di energia. Pesce di acqua calda (ad esempio la tilapia, la carpa comune, il pesce gatto) e batteri nitrificanti prosperano in acque con temperature più alte di 22-29 ° C, come alcune verdure popolari come gombo, cavoli asiatici, e il basilico. Al contrario, alcune verdure comuni come la lattuga, bietole e cetrioli crescono meglio in temperature più fresche di 18-26 ° C così come pesci d’acqua fredda come la trota non tollerano temperature superiori a 18 ° C. Per ulteriori informazioni sui range di temperatura ottimali per le singole piante e pesci, vedere i Capitoli 6 e 7 rispettivamente sulla produzione piante e pesci e l’appendice 1 per le informazioni chiave sulla crescita di 12 verdure assai diffuse.
Anche se è meglio scegliere piante e pesci già adattate al clima locale, ci sono tecniche di gestione che possono ridurre al minimo le variazioni di temperatura ed estendere la stagione di crescita. I sistemi sono più produttivi le 
variazioni di temperatura quotidiano tra il giorno alla notte sono minime. Pertanto, la superficie dell’acqua in tutte le vasche, le unità idroponiche e i biofiltri, devono essere protette dal sole con strutture ombreggianti.
Allo stesso modo, gli impianti possono essere protetti termicamente con isolamento contro freddo delle temperature notturne laddove queste si verificano. In alternativa, ci sono metodi per 
riscaldare passivamente gli impianti utilizzando serre o energia solare con i tubi agricoli arrotolati, che sono assai utili quando le temperature scendono sotto i 15 ° C. Questi metodi sono descritti con maggior dettaglio nei capitoli 4 e 9.
E ‘anche possibile adottare una strategia di produzione di pesce differente per far fronte alla variazione di  temperatura tra inverno ed estate, in particolare se la stagione invernale ha 
temperature medie inferiori a 15 ° C per più di tre mesi. Generalmente, questo significa che pesci e piante adatti freddo sono allevati durante l’inverno mentre si cambiano pesci e colture quando le temperature salgono di nuovo in primavera. Se questi metodi non sono realizzabili nelle stagioni fredde invernali, è anche possibile semplicemente raccogliere i pesci e le piante all’inizio dell’inverno e spegnere il sistema fino a primavera. Durante
stagioni estive con temperature estremamente calde (oltre 35 ° C), è essenziale selezionare il pesce appropriato e le piante adeguate alla crescita  (vedi capitoli 6 e 7) e mettere all’ombra tutto: contenitori e spazio per la crescita delle piante.

3.2.4 Azoto totale: ammoniaca, nitriti, nitrati
L’azoto è il quarto parametro cruciale della qualità delle acque, fondamentale per la crescita delle piante.  L’azoto entra circolo in un sistema acquaponico attraverso il mangime per pesci, solitamente indicato in etichetta come proteina grezza, misurata in percentuale. Alcune di queste proteine sono utilizzate dal pesce per la crescita, il resto è rilasciato dal pesce come rifiuti. Questo rifiuto è per lo più in forma di ammoniaca (NH3), e viene rilasciato attraverso le branchie e in forma di urina. Viene 
anche rilasciato attraverso i rifiuti solidi, alcuni dei quali vengono convertiti in ammoniaca dall’attività microbica. Il processo di conversione dell’ammoniaca in nitrati operato dai batteri, è stato discusso nella sezione 2.1.
Le scorie azotate in generale sono velenose, anche se l’ammoniaca e nitriti sono circa 100 volte più velenosi dei nitrati. Anche se tossici per i pesci, composti azotati sono nutriente per piante e, in effetti, sono la componente fondamentale dei fertilizzanti vegetali. Tutte e tre le forme di azoto (NH3, NO2, e NO3) Possono essere usate dalle piante, ma nitrato è di gran lunga la forma più accessibile. In un impianto acquaponico perfettamente funzionante, con un’adeguata biofiltrazione, i livelli di ammoniaca e nitriti dovrebbero essere vicini allo zero, o al massimo 0,25-1,0 mg / litro. Il batteri presenti nel biofiltro  convertono quasi tutta l’ammoniaca e nitriti in nitrati prima possa verificarsi l’accumulo.

Effetti di elevati livelli di ammoniaca
L’ammoniaca è tossica per i pesci. Tilapia e carpe possono mostrare sintomi di avvelenamento da ammoniaca a livelli particolarmente bassi come 1,0 mg / litro. L’esposizione prolungata o al di sopra di questo livello provocherà danni al sistema nervoso centrale dei pesci e alle branchie, con conseguente perdita di equilibrio, respirazione compromessa e convulsioni. I danni alle branchie, spesso evidenziati da una 
colorazione rossa e l’infiammazione, limitano il corretto funzionamento di altri processi fisiologici, che portano al collasso del sistema immunitario ed alla morte. Altri sintomi includono striature rosse sul corpo, letargia e boccheggio sulla superficie alla ricerca di aria. più alti livelli di ammoniaca gli effetti sono la morte immediataAnche livelli più bassi di ammoniaca o nitriti per lunghi periodi possono causare stress al pesce e una maggiore incidenza di malattie che possono portare a delle perdite.
Come discusso in precedenza, la tossicità di ammoniaca è in realtà dipende sia dal pH che dalla temperatura, elevati pH e temperatura dell’acqua rendono ammoniaca più tossica.
Chimicamente, l’ammoniaca può esistere in due forme in acqua, ionizzati e sindacalizzati Queste due forme insieme sono chiamati 
azoto ammoniacale totale (TAN) i kit acquatest sono in grado di distinguere tra i due tipi.  In condizioni di acidità, l’ammoniaca lega con gli ioni idrogeno in eccesso (pH basso significa una elevata concentrazione di H +) e diventa
meno tossica. Questa forma ionizzata si chiama ammonio. Tuttavia, in condizioni basiche (pH, alto, sopra 7), non ci sono abbastanza ioni idrogeno e l’ammoniaca rimane nella sua forma più tossica, in questo stato anche bassi livelli di ammoniaca possono essere altamente stressanti per il pesce. Il problema risulta più grave in condizioni di acqua calda. L’attività di batteri nitrificanti diminuisce drasticamente a livelli elevati di ammoniaca. L’ammoniaca può essere usata come agente antibatterico, a livelli superiori di 4 mg / litro
è in grado di ridurre drasticamente l’efficacia dei batteri nitrificanti. Questa situazione può deteriorarsi in maniera esponenziale quando un biofiltro si assottiglia e viene sopraffatto dall’ammoniaca, i batteri muoiono e l’ammoniaca aumenta ancora di più.

Effetti di livelli elevati di nitriti
Il nitrito è tossico per i pesciAnalogamente all’ammoniaca, i problemi di salute dei pesci possono insorgere con concentrazioni basse come 0,25 mg / litroAlti livelli di NO2 possono  portare immediatamente alla morte dei pesciAncora una voltaanche bassi livelli su un periodo prolungato possono causare un aumento dello stress del pescea malattie e  morteI nitriti a livelli tossici impediscono il trasporto di ossigeno nel sangue dei pesci, si verifica la trasformazione del  sangue in un colore marrone-cioccolato e è noto anche come Malattia del sangue marrone“. Questo effetto può essere osservato in particolare sulle branchie. I pesci colpiti mostrano sintomi simili a intossicazione ammoniaca, in particolare perchè i pesci sembrano essere privi di ossigeno, dal momento che boccheggiano in superficie, anche in acqua con una elevata concentrazione di DO. La salute dei pesci è discussa in dettaglio nel capitolo 7.

Effetti di elevati livelli di nitrati
Il nitrato è molto meno tossico rispetto alle altre forme di azotoÈ inoltre la 
forma di azoto la più accessibile per le piante, la produzione di nitrato è dunque l’obiettivo del biofiltroI pesci possono tollerare livelli fino a 300 mg / litrodi nitrati, anche se livelli elevati (250 mg / litro) hanno un impatto negativo sulle pianteportando ad un eccessivo sviluppo vegetativo e pericolosi accumuli, anche per la salute umana, di nitrati nelle foglieSi consiglia di mantenere il nitrato livelli tra 5-150 mg / litro ed effettuare ricambi d’acqua quando i livelli diventano più elevati.

Durezza dell’acqua 3.2.5
Il parametro finale qualità dell’acqua è la durezzaCi sono due principali tipi di durezzadurezza generale (GH) e la durezza carbonatica (KH). Durezza generale è unmisura degli ioni positivi in acquaDurezza carbonaticanoto anche come alcalinitàè una misura della capacità tampone dell’acquaIl primo tipo di durezza non ha un impatto importante sul processo acquaponicoma il KH ha un rapporto unico con pH e merita ulteriori spiegazioni.

La durezza generale
Durezza generale è essenzialmente la quantità di 
ioni di calcio (Ca² +), magnesio (Mg² +ein misura minore, ferro (Fe +) presenti nell’acquaViene misurata in parti per milione (equivalente a milligrammi per litro). Alte concentrazioni di GH si trovano in acqua di fonte come nelle falde acquifere di roccie di calcaree e/o letti di fiumeil calcare è essenzialmente composto da carbonato di calcio (CaCO3). Entrambi gli ioni Ca² + e Mg² + sono nutrienti essenziali per le  piante e sono assorbiti dalle piante con l’acqua che scorre attraverso la componente idroponica dell’impianto. L’acqua piovana ha una durezza bassa perché questi ioni non si trovano in atmosfera. L’acqua dura può essere una fonte utile di micronutrienti per acquaponica e non ha effetti sulla salute degli organismi. Infattila presenza di calcio in acqua può evitare la perdita di sali da parte del pesce che gli consentono di disporre di salutari riserve.

Durezza carbonatica o alcalinità
La durezza carbonatica è la quantità totale di carbonati (CO3-2) e bicarbonati (HCO3) Disciolti in acqua ed è misurata in milligrammi di CaCO3 per litro. In generale, l’acqua si considera ad un livello elevato KH a livelli di 121-180 mg / litro. L’acqua proveniente da pozzi di roccia calcarea di solito ha un alto livello di durezza carbonatica di circa 150-180 mg / litro. La durezza carbonatica in acqua ha un impatto sul livello di pH. In poche parole, KH funge un buffer (o resistenza) per l’abbassamento del pH. Carbonato e bicarbonato presente in l’acqua si legano agli ioni H + rilasciati da qualsiasi acido e consentono al pH di essere stabile anche se vengono liberati costantemente nuovi ioni H +Questo buffer KH è importante, perché rapidi cambiamenti pH sono stressanti per l’intero ecosistema 
acquaponico. Il processo di nitrificazione genera acido nitrico (HNO3), come visto nella sezione 3.2.2, che è dissociato in acqua nei suoi suoi due componenti, ioni idrogeno (H +) e nitrato (NO3), Con quest’ultimo utilizzato come fonte di nutrienti per le piante. Tuttavia, con un adeguato KH l’acqua non diventa effettivamente più acida. Se non fossero presenti carbonati e bicarbonati il pH scenderebbe rapidamente nell’unità aquaponica. Più alta è la concentrazione di KH in l’acqua, maggiore sarà la sua capacità di agire come un tampone per pH per mantenere il sistema stabile nei confronti dell’acidificazione causata dal processo di nitrificazione.
La sezione successiva descrive questo processo in modo più dettagliato. Il 
processo è piuttosto complicato, ma è importante capire per i praticanti dell’acquaponica (o un’altra coltura fuori suolo) quale acqua sia disponibile e, laddove l’acqua a disposizione fosse molto difficile, (normalmente il caso in regioni con calcare o roccie di gesso), la manipolazione pH diventerà una vitale parte di gestione dei sistemi. La sezione 3.5 contiene specifiche tecniche di manipolazione del pH. La sintesi che segue la descrizione estesa elencherà ciò che è essenziale sapere per tutti praticanti per quanto riguarda il tema della durezza. Come accennato in precedenza, la nitrificazione costante in sistema acquaponico produce acido nitrico e aumenta il numero di ioni H +, quindi una riduzione del pH in acqua. Se non sono presenti carbonati o bicarbonati  per tamponare gli ioni H + in acqua, si verifica il processo di acidificazioneCarbonati e bicarbonati, come mostrato in Figura 3.6,

figura 3.6

si legano gli ioni idrogeno (H +) rilasciati dal acido nitrico e mantengono un pH costante bilanciando il surplus di H + con la produzione di acido carbonico, che è un acido molto debole. Gli ioni H + rimangono vincolati al composto e non sono liberi in acqua. Figura 3.7 mostra in più in dettaglio il processo di legame che si verifica con l‘acido nitrico.

figura 3.7

E ‘essenziale per un’acquaponica che una certa la concentrazione di KH sia presente in ogni momento l’acqua, affinchè possa neutralizzare gli acidi creati naturalmente e mantenere costante il pH. Senza un adeguato KH, l’impianto potrebbe essere sottoposto a variazioni di pH rapidi che avrebbero impatti negativi su tutto il sistema, soprattutto per il pesce. Tuttavia, KH è presente in molte sorgenti d’acqua, il reintegro del sistema con acqua proveniente da queste fonti può ricostituire i livelli di KH. L‘acqua piovana è invece povera di KH e nei sistemi alimentati da pluviali è utile aggiungere fonti esterne di carbonato, come verrà spiegato di seguito.

3.3 Gli altri elementi principali per la qualità dell’acquaalghe e parassiti
3.3.1 La fotosintesi delle alghe
La crescita e l’attività fotosintetica da alghe in impianto acquaponico influiscono sui 
parametri qualità delle acque, dei livelli di pHDO e azoto. Le alghe sono un tipo di organismi che operano una fotosintesi simile a quella delle piante  e possono facilmente crescere in qualsiasi corpo d’acqua ricco di nutrienti ed esposto alla luce solareAlcune alghe sono microscopicheorganismi unicellulari chiamati fitoplanctonche possono colorare l’acqua verde (Figura 3.8).

Alghe verdi

Alghe verdi

Le macroalghe sono molto più grandi, comunemente formando tappeti filamentosi attaccati al fondo e alle pareti dei serbatoi (Figura 3.9).

Alghe che incrostano il tubo di plastica

Alghe che incrostano il tubo di plastica

In acquaponica, è importante prevenire la crescita delle alghe perché sono problematiche per diverse ragioni. In primo luogo, consumano i nutrienti in acqua e vanno in competizione con l’obiettivo di far crescere le verdure, inoltre le alghe agiscono sia come fonte e agente di consumo dell’ossigeno disciolto con la produzione di ossigeno durante il giorno attraverso la fotosintesi e il consumo di ossigeno di notte durante la respirazione. Possono ridurre drasticamente i livelli di DO in acqua notte, provocando la morte dei pesci. A questa ulteriore produzione e il consumo di ossigeno è legata
per la produzione e il consumo quotidiano di anidride carbonica, che provoca alternanze giornaliere del pHInfine, alghe filamentose possono ostruire scarichi e bloccare i filtri dell’impianto. A
lghe filamentosi marroni  possono crescere anche sulle radici delle piante idroponiche, soprattutto in cultura acque profonde (DWC), e influire  negativamente sulla crescita delle piante. Tuttavia, alcuni tipi di acquacoltura, denominate  cultura in acqua-verde si possono trarre grandi vantaggi dalla coltura di alghe per l’alimentazione, 
in associazione con  l’allevamento tilapia, la cultura gamberi, e la produzione di biodiesel, ma questi
argomenti non sono direttamente legate all’acquaponica e per questo non sono discusse in questo lavoro. Prevenire la crescita delle alghe è relativamente facileTutte le superfici d’acqua dovrebbero essere ombreggiate con stoffetelonifoglie di palma intrecciate o coperchi di plastica dovrebbero essere utilizzati per coprire le vasche di pesci e i biofiltri in modo tale che che l’acqua non è in contatto diretto con la luce solareQuesto inibirà le alghe dalla fioritura nel sistema.

3.3.2 Parassiti, batteri e altri piccoli organismi viventi nell’acqua
L’acquaponica è un ecosistema composto principalmente di pesci, batteri nitrificanti, e
piante. Tuttavia, nel tempo, ci possono essere molti altri organismi che prendono parte a questo ecosistema. Alcuni di questi organismi funzioni utili, come ad esempio i lombrichi, che facilitano la decomposizione di rifiuti pesci. Altri sono benigni, cioè non aiutano né danneggiano il sistema, come ad esempio i vari crostacei, che vivono nelle biofiltri. Altri sono minacce, ad esempio i parassiti e i batteri che sono impossibili da evitare completamente perché l’acquaponica non è un sistema sterileLa migliore tecnica di gestione per evitare che queste piccole minacce diventino infestazioni pericolose è quello di crescere, pesci e piante senza stress, sani, garantendo 
condizioni altamente aerobiche che consentano l’accesso accesso a tutti i nutrienti essenziali. In questo modo, gli organismi possono tenere lontane le infezioni o le malattie utilizzando i propri sistemi immunitario in perfette condizioni. I capitoli 6 e 7 discuteranno in particolare della gestione di pesce e vegetali e del contrasto alle malattie e il Capitolo 8 si occuperà in particolare di sicurezza del cibo e di minacce biologiche in modo più dettagliato.

3.4 Fonti di acqua per l’acquaponica
In media, un sistema acquaponico usa 1-3 per cento del volume totale di acqua al giorno,
a seconda del tipo di piante sono coltivate e della posizione. L’acqua viene utilizzata dal
piante attraverso evapotraspirazione naturale oltre ad essere trattenuta all’interno dei propri
tessuti. Acqua è persa da evaporazione diretta e spruzzi. Per tale motivo, l’impianto dovrà essere rifornito periodicamente. La fonte di acqua utilizzata avrà un impatto sulla chimica dell’acqua dell’unità. Segue una descrizione di alcuni comuni fonti di acqua e la composizione chimica comune di quell’acqua. Nuove aggiunte di acqua devono sempre essere verificate per controllare pH, durezza, salinità, cloro e la presenza di eventuali sostanze inquinanti.
A questo punto è importante considerare un ulteriore parametro di qualità acqua: la salinità.
Salinità indica la concentrazione di sali in acqua, che includono sale da cucina (
cloruro di sodio NaCl), così come gli elementi nutritivi, che sono in realtà sali. I livelli di salinità avranno un grande ruolo al momento di decidere che l’acqua da utilizzare, perché elevata salinità può influenzare negativamente la produzione di ortaggi, soprattutto sesi tratta di cloruro di sodio, che è un sodio tossico per le piante. Salinità dell’acqua può essere misurata con una conduttività elettrica (CE). La salinità può essere misurata misurat come conduttività, o la quantità di elettricità passerà attraverso l’acqua. Si raccomanda utilizzare per l’acquaponica fonti d’acqua di basso tasso di salinità. La salinitàgeneralmenteè troppo alto se l’acqua ha unconducibilità più di 1 500 mS.
Sebbene CE sono comunemente utilizzati per la coltura idroponica per misurare la
importo totale di sali nutrienti nell’acquaquesti misuratori non forniscono una lettura precisa
dei livelli di nitrati, che possono essere tenuti adeguatamente sotto controllo con kit di test dell’azoto.

3.4.1 L’acqua piovana
Acqua piovana raccolta è un’ottima fonte di acqua per l’acquaponica. L’acqua avrà
di solito un pH neutro e concentrazioni molto basse di entrambi i tipi di durezza (KH
e GH) e quasi zero salinità, ciò è ottimale per ricostituire il sistema ed evitare accumuli di salinità a lungo termine. Tuttavia, in alcune zone colpite da piogge acide come registrato
in un certo numero di località in Europa orientale, e nelle zone orientali degli Stati Uniti d’America e in alcune le zone del sud-est asiatico, l’acqua piovana potrà avereun pH acido. In generale, è buona norma, per tamponare l’acqua piovana, aumentare il KH come indicato nella Sezione 3.5.2. In oltre, la raccolta dell’acqua piovana ridurrà le spese generali di gestione del sistema, oltre ad essere piùsostenibile.

3.4.2 Cisterna o falde acquifere
La qualità di acqua prelevata da pozzi o cisterne dipenderà in larga misura dal materiale di
costruzione della cisterna da quello di cui ècostituita la falda acquifera. Se la roccia è calcare, l’acqua probabilmente avrà 
concentrazioni abbastanza alte di durezza, che può  avere un impatto sulla pH dell’acqua. La durezza dell’acqua non è un problema importante in acquaponica, perché la alcalinità è naturalmente consumato dall’acido nitrico prodotto dai batteri nitrificanti. Tuttavia, se i livelli di durezza sono molto elevati, può essere necessario utilizzare quantità molto piccole di acido per ridurre l’alcalinità prima di aggiungere l’acqua al sistema al fine di evitare oscillazioni del pH. 

3.4.3 “Acqua del sindaco” (acquedotto comunale)
L’acqua per forniture potabili è spesso trattata con diverse sostanze chimiche per rimuovere
agenti patogeni. Le più comuni sostanze chimiche utilizzate per il trattamento dell’acqua sono cloro e clorammine. Queste sostanze chimiche sono tossici per pesci, piante e batteri; queste sostanze chimiche sono usato per uccidere i batteri in acqua e come tali sono dannosi per la salute generale 
del ecosistema acquaponico. Kit per il test di cloro sono disponibili e se alti livelli di cloro vengono rilevati, l’acqua deve essere trattata prima di essere utilizzata. Il metodo più semplice è quello di immagazzinare l’acqua prima dell’uso, consentendo in tal modo tutto il cloro di dissiparsi in l’atmosfera. Questo può evaporare nel giro di 48 ore, ma l’evaporazione può essere assai più veloce se l’acqua viene fortemente aerato con pietre porose. Le clorammine sono più stabili e non evaporano così facilmente. Se il comune utilizza clorammine, può essere necessario utilizzare tecniche chimiche
di trattamento, come la filtrazione carbone attivo o altri prodotti chimici declorante.
E’ buona cos di non sostituire mai più del 10 per cento dell’acqua senza prove e e rimozione preventiva del cloro prima. Controllare sempre nuove fonti di acqua per quanto riguarda i livelli di durezza eil  pH, e utilizzare l’acido, se opportuno e necessario per mantenere il pH entro i livelli ottimali sopra indicati.

3.4.4 Acqua filtrata
A seconda del tipo di filtrazione (ad esempio osmosi inversa o filtrazione con carboni attivi),
l’acqua 
filtrata avrà una quantità più o meno alta di dei metalli e ioni rimossirendendo l’acqua molto sicura usare e relativamente facile da manipolareTuttavia, esattamente come l’acqua piovanaacqua deionizzata da osmosi inversa avrà livelli di durezza particolarmente bassi basso e dovrà essere tamponata.


3.5 Manipolazione pH
Ci sono metodi semplici per manipolare il pH un sistema acquaponicoNelle regioni ricche di rocce calcareel’acqua naturale presenta spesso un pH elevatoPertanto, possono essere necessarie 
periodiche aggiunte di sostanze acide per ridurre il pHNelle regioni con vulcanica
roccial’acqua naturale sarà spesso “dolce”con molto bassa alcalinitàperciò sarà
necessario aggiungere periodicamente una base o un tampone carbonato all’acqua per contrastare la
acidificazione naturale sistemaSarà altrettanto necessario aggiungere un tampone di carbonato di calcio nei sistemi che utilizzano l’acqua piovana.

3.6 Test dell’acqua

Al fine controllare che l’acqua nel sistema sia sempre di buona  si raccomanda di eseguire test dell’acqua una volta alla settimana, per assicurarsi che tutti i parametri siano all’interno dei livelli ottimali. In ogni caso, i sistemi acquaponici maturi e ben rodati avranno non hanno bisogno di essere testati spesso. In questo secondo caso i test dell’acqua dovranno essere effettuati solo in caso di sospetti. FIGURA 3.11

Acido fosforico, usato per abbassare il Ph

Acido fosforico, usato per abbassare il Ph


FIGURA 3.12

Aggiunta di conchiglie in un sacchetto di rete per liberare carbonato

Aggiunta di conchiglie in un sacchetto di rete per liberare carbonato


Inoltre, il monitoraggio 
quotidiano della salute dei pesci e delle piante che crescono nell’impianto indicherà se qualcosa non va, anche se questo metodo non è una sostituzione degli acqua test.
L’impiego di semplici test dell’acqua è fortemente raccomandato per ogni sistema acquaponico. In commercio sono facilmente disponibili Kit per il test d’acqua dolce con colori di riconoscimento particolarmente facili da usare (figura 3.13).

Acqua test

Acqua test


Questi kit comprendono il test per il pH, l’ammoniaca, nitriti, nitrati, GH e KH. Ogni test prevede l’aggiunta di 5-10 gocce di un reagente in 5 ml di acqua del sistema; ogni prova non richiede più di cinque minuti. Altri sistemi prevedono pH digitale o i misuratori digitali di nitrati (relativamente costosi e molto accurati) oppure strisce di test dell’acqua (più economiche e non particolarmente precise, Figura 3.14)

Test a strisce

Test a strisce

 L’acqua è la linfa vitale di un impianto acquaponicoÈ molto importante per capire la qualità  dell’acqua tenere sotto controllo i seguenti parametri fondamentaliossigeno disciolto (DO), il pH, la temperatura dell’acqua, concentrazioni totali di azoto e durezza (KH), nonchè conoscere gli effetti di ogni parametro su pescipiante e batteri.Sono disponibili kit per il test dell’acqua dolce per il pHl’ammoniacanitriti e nitratiI valori sono determinati confrontando il colore dell’acqua della prova con quella della scheda di riferimento della confezione
 E’ semre necessario fare dei compromessi per alcuni  parametri di qualità dell’acqua per soddisfare le esigenze di ogni organismo del sistema.
 Gli intervalli corretti per ciascun parametro sono i seguenti:

pH 6–7
Temperatura  18–30 °C
Ossigeno disciolto DO 5–8 mg/litre
Ammoniaca  0 mg/litre
Nitriti 0 mg/litre
Nitrati 5–150 mg/litre
KH 60–140 mg/litre
• Ci sono modi molto semplici per regolare il pH. Sostanze basiche e meno frequentemente acide, possono essere aggiunte in piccole quantità all’acqua rispettivamente per aumentare o abbassare il pH. Sostanze acidee basiche devono sempre essere aggiunte lentamente e con attenzione.
L’acqua piovana può essere utilizzata come alternativa per consentire al sistema di abbassare 
naturalmente il pH. Inoltre nel lungo periodo batteri nitrificanti consumano alcalinità del sistema. Carbonato di calcio da calcare, conchiglie o gusci d’uovo aumentano KH e buffer pH contro la acidificazione naturale.
• Alcuni aspetti della conoscenza della qualità delle acque e della chimica di acqua necessari per L’acquaponica possono essere complicati, in particolare il rapporto tra pH e la durezza, ma i test 
di base dell’acqua sono utilizzati per semplificare la gestione della qualità delle acque.
• Il test acqua è essenziale per mantenere una buona qualità delle acque del sistema. Testate e registrate i seguenti parametri di qualità dell’acqua ogni settimana: il pH, la temperatura, nitrati e durezza carbonatica. I test dell’ammoniaca e dei nitriti dovrebbero essere utilizzati in particolare all’avvio del sistema e se mortalità 
anormale dei pesci sollevano preoccupazioni di eventuali tossicità.